Robotic navigation in complex environments remains a critical research challenge. Traditional navigation methods focus on optimal trajectory generation within fixed free workspace, therefore struggling in environments lacking viable paths to the goal, such as disaster zones or cluttered warehouses. To address this problem, we propose AINav, an adaptive interactive navigation approach that proactively interacts with environments to create feasible paths to achieve originally unreachable goals. Specifically, we present a primitive skill tree for task planning with large language models (LLMs), facilitating effective reasoning to determine interaction objects and sequences. To ensure robust subtask execution, we adopt reinforcement learning to pre-train a comprehensive skill library containing versatile locomotion and interaction behaviors for motion planning. Furthermore, we introduce an adaptive replanning approach featuring two LLM-based modules: an advisor serving as a flexible replanning trigger and an arborist for autonomous plan adjustment. Integrated with the tree structure, the replanning mechanism allows for convenient node addition and pruning, enabling rapid plan adaptation in a priori unknown environments. Comprehensive simulations and experiments have demonstrated AINav's effectiveness and adaptivity in diverse scenarios. The supplementary video is available at: https://youtu.be/CjXm5KFx9AI.


翻译:复杂环境下的机器人导航仍是一个关键研究挑战。传统导航方法侧重于在固定自由工作空间内生成最优轨迹,因此在缺乏可行路径到达目标的环境中(如灾区或杂乱仓库)表现不佳。为解决此问题,我们提出AINav——一种自适应交互式导航方法,通过主动与环境交互来创建可行路径,以实现原本无法到达的目标。具体而言,我们构建了用于大语言模型任务规划的基元技能树,以促进有效推理来确定交互对象与执行序列。为确保子任务执行的鲁棒性,我们采用强化学习预训练包含多样化运动与交互行为的综合技能库用于运动规划。此外,我们提出一种自适应重规划方法,包含两个基于大语言模型的模块:作为柔性重规划触发器的顾问模块,以及用于自主计划调整的树形管理模块。该重规划机制与树形结构相集成,支持便捷的节点增删操作,从而能在先验未知环境中实现快速计划调整。综合仿真与实验验证了AINav在多场景下的有效性与适应性。补充视频详见:https://youtu.be/CjXm5KFx9AI。

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